從黑洞蒸發論到《時間簡史》,史蒂芬·霍金為人類做了哪些貢獻?

2020-12-04 五洲探秘

史蒂芬·霍金1942年1月8日出生在英國的一個醫生家庭。當他還是個孩子的時候,他並不是很聰明。他學會說話和讀書比他妹妹晚得多。當他在小學時,他的學業成績並不突出,只有中上的水平。但是史蒂芬.霍金動手能力特別強。他的玩具經常被他拆卸和安裝。他還試圖理解他們的基本原則。他喜歡把事情總要弄個水落石出,即使他發現一個困難的問題,他也不會停下來。他經常設計幾個遊戲,這些遊戲都很複雜,一般的孩子很難在遊戲中獲勝。他做作業時,不管這個問題有多困難,他都要絞盡腦汁獨立完成,而且他不想得到別人的幫助。學生們開玩笑地叫他「我們的小愛因斯坦「。也許巧合的是,「小愛因斯坦」擁有非同尋常的天賦,在他長大以後以其巨大的科學成就被科學界稱為「新愛因斯坦」。

父親的願望是讓霍金學習生物學和醫學,並繼承父母未來的事業,然而霍金選擇了不同的道路。1959年,17歲的霍金進入英國牛津大學學習物理。在大學裡,他充分發揮了自己的才能。

有一次,電磁學老師給學生留了13個非常困難的課外問題,說他們可以做儘可能多的問題。有的學生連一道題都沒有算出來,有的只做了一兩道,而霍金一口氣就問了十道題,遺憾地說:「真糟糕,還有三道題做不出來。「學生們都很驚訝,你知道,所有的學生加起來都沒有能夠一起完成這十道題!」霍金在老師的眼裡逐漸直線上升,他是成了老師培訓的焦點。

1962年,史蒂芬·霍金畢業於牛津大學,以優異成績考入劍橋研究生院,並繼續學習物理。眾所周知,物理學有兩個領域:一是研究大尺度的宏觀科學,即宇宙學,二是研究小尺度的微觀領域,即基本粒子。霍金選擇了大尺度的宇宙學,師從著名天文學家鄧尼斯·西阿瑪是宇宙學的權威。許多天體物理學家、相對論者和宇宙學家都是他的學生。得到他的指導是霍金年生命中最幸運的事情。

在這位著名教師的指導下,加上自己的努力,霍金學術突飛猛進。他的許多想法也得到了他的導師的肯定。老師對人們說了很多遍,「史蒂芬·霍金是我最喜歡的學生之一,將來一定會成為著名的物理學家。「剛進入研究生院一年,災難就悄然出現。在行走時,霍金髮現他的手和腳變得越來越不聽話,有時他跌倒時很難站起來。他不得不去醫院檢查。

檢查結果很殘酷:他得了一種不治之症——廬伽雷病。該病可導致全身癱瘓,甚至因呼吸肌功能衰竭導致窒息死亡。醫生推斷他最多能再活兩年半。

疾病使這位21歲的霍金人陷入了絕望的深淵。但他馬上就振作起來了。他一遍又一遍地對自己說:「你絕不可以就這樣死去,絕對不行!」

霍金繼續以頑強的意志完成他的學業。1965年,他終於完成了博士論文答辯,並獲準留在學校。但病魔並沒有因此而饒恕他。1970年,他他完全喪失了行走能能力,只能坐在輪椅上。1974年以後,他連吃飯都沒辦法自理了。直到1983年,他說話的能力也失去了。他癱瘓了,只有幾個手指能自由行動。在這種情況下,霍金仍然暗地裡幸運,他的大腦還活著!「只要大腦還活著,我就沒有理由停止科學研究!「這是一個堅定的信念,由霍金通過鍵盤發出。

在醫院的病床上,在輪椅上。霍金無時不刻不在進行科研工作。為了解決他工作和生活中的不便,人們為他設計了一種專用的翻書機。當他閱讀材料時,助手把書頁一頁一頁放在一張大桌子旁邊,他慢慢地轉動輪椅從桌子前面走過去,慢慢地看書。他既不會寫作也不會說話,專家們設計了一臺專用微型計算機和一臺語言合成器,可以裝在他輪椅的扶手上。他只用幾根移動的手指來操縱滑鼠,從電腦中選擇單詞,組成句子,並通過語音合成器與人交流。正是在這樣一個艱難的形勢下,霍金懷著每天進行科學研究的堅強意志,成為了一名舉世聞名的科學家。

黑洞蒸發理論是霍金生命中最重要的研究成果。以前的理論認為黑洞是宇宙中的特殊天體。它們的引力是如此之大,以至於連光都無法從它們身上逃脫。也就是說,黑洞「只能進入」並吸收所有物質,包括光,任何物質都不能從黑洞中逃脫。經過仔細考慮,霍金得出的結論是,黑洞並不完全是黑色的,它還可以「蒸發」出粒子。黑洞逐漸蒸發粒子,質量慢慢地變小,在滿足一定條件的情況下即發生大爆炸。霍金的導師鄧尼斯·西阿瑪如許評估他的發現:「僅黑洞蒸發理論,就可以使史蒂芬·霍金流芳百世!」

霍金也將量子力學理論應用於宇宙學的研究,創造了一個新的宇宙起源模型——一個封閉無邊界的、有限的、四維空間的宇宙模型。

史蒂芬·霍金也創下了世界吉尼斯紀錄,他的科普名著《時間簡史》自1988年4月出版以來,發行量達2500萬冊,長期位居世界暢銷書之首。

醫生的預言沒有實現。史蒂芬·霍金壽命遠遠超過了當年醫生的預測。他不僅用他偉大的科學成就,而且會用他不屈不撓的意志永遠激勵子孫後代!

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  • 聽霍金講述黑洞:時間簡史從大爆炸到黑洞 - 新京報 - 好新聞,無止境
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    霍金者,宇宙超絕之人才也。其生,世人因之鼓舞;其逝,天地為之哀泣。其生也,伽利略去之三百周年也;其逝也,愛因斯坦之一百三十九周年誕辰也。「天不生夫子,萬古如長夜也。」現代科學之巨擘何以綿延而不衰耶?蓋精神相續,志氣相銜,夢想待成,事業未競也。時間永留簡史,世間再無霍金也。